GH合金是一种y相沉淀硬化型镍基高温合金,在℃以下具有较高的抗拉强度和持久强度,在℃以下具有杰出的抗氧化功能。该合金的优点是具有杰出的强韧化匹配,即在高强度下又具有满足的耐性,广泛用于烟机热端部件如叶片、涡轮盘、涡轮杆及航空发动机的盘件、紧固件等.GH合金在热加工进程的首要问题在于热加工进程的安排操控。热加工进程安排操控的中心是系统研讨该合金的再结晶动力学,包含动态再结晶、静态再结晶及晶粒长大。现在,有关该合金变形进程的再结晶行为及再结晶动力学的研讨较少,而用于实际工程的安排操控模型简直没有。本文使用Gleeble-D热模拟试验机,结合金相及电子显微分析,对GH合金不同变形参数下的动态再结晶行为进行系统研讨。研讨结果对实际生产中该合金构件的晶粒操控具有必定意义。
结果与分析
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GH合金不同变形条件下的动态再结晶行为,为变形温度℃,经30%、50%、70%及不同应变速率变形后的晶粒演化特征。可以看出,变形量较小时(变形30%),再结晶晶粒的体积分数较小,两种巨细的晶粒尺度相差较大,构成一种项圈状安排或洋葱头安排。并且,在变形量较小时(变形30%),部分晶粒仍为拉长状。而变形量大于50%时(变形50%和70%),动态再结晶更为充沛,晶粒更为均匀。
2热变形参数对动态再结品晶粒尺度及再结晶体积分数的影响
为GH合金再结晶晶粒尺度与变形条件的关系,可以看出,变形量和变形速度相一起,晶粒尺度随温度添加增大;同一变形量不同变形速率条件下,变形速率较大的晶粒细小:当变形温度和变形速率相一起,跟着变形量的增大晶粒变细。在温度较低时(如在℃时)晶粒尺度在各个变形条件下简直不变。
变形速率为1和10s时的动态再结晶体积分数。可以看出,跟着变形温度的添加,再结晶到达相同的体积分数需要的变形量逐渐减小,再结晶更简单进行,由还可以看出,在一切变形温度下,应变速率越大,再结晶体积分数越小;变形速率越小,再结晶体积分数越大,此外,在较低温度变形时,再结品需要的变形量较大,首要原因在于在较低温度存在必定数量的强化相丫,阻止了再结晶的形核和长大,因而再结晶体积分数较低.
3GH合金动态再结晶形核机制分析
为变形条件为℃、e=0.5、e=1地形核状况。可以看出,晶界向左凸起,这是再结晶的先兆,中心没有构成。(b)为变形条件为℃、=0.5、=10的形核状况,图中两相邻晶粒A和B,在它们的晶界上发生再结晶晶粒,成长方向为从晶粒A向晶粒B.此外,从光镜照片中所看到的大量的弯曲晶界部分并不都是再结晶中心,仅仅其中曲率较大且尺度较小的才是中心,而曲率较小且尺度较大的则是由于应变诱导所发生的晶界搬迁,它们并没有满足的驱动力构成中心,在较低应变量下构成的动态再结晶中心变得并不显着,没有显着的小晶粒存在,即动态再结晶中心没有发生显着的长大。
这可能是由于原始晶粒尺度较大,变形很不均匀,在部分晶界邻近发生了较大的应变梯度,然后具有满足的驱动力导致“凸起“形核,但仅能发生应变诱导所发生的晶界搬迁,在热变形进程中,常常观察到再结晶中心发生在原有晶界或接近原有晶界的当地0,当然再结晶中心也能发生在变形带、李晶或晶内的夹杂物上,尤其是在高的应变速率条件下的粗晶粒材料0-2),在动态再结晶和静态再结晶里,晶界凸起形核是再结晶形核的重要机制12-14]。
新的再结品晶核以凸起的方法在原有品界上构成11,直到原有晶界被全部占据,那么这样包在原有晶界上的第一层新晶粒成长到它们的直径到达D.(D,.是稳态再结晶尺度)时中止成长,这层晶粒中止成长后,假如变形的添加使位错密度增大,那么将在这层新构成的晶粒和原有的晶粒的外表形核,直到原有晶粒被彻底消耗掉,最终被新的晶粒覆盖。变形速度的增大将会添加形核的位置使形核在变形带、弯晶、晶界交叉点、品内的夹杂物上形核。
4热加工参数对GH合金动态再结晶行为的影响
4.1温度
温度对再结晶体积分数的影响为晶界移动,服从Arrhenius关系:由于激活能在变形进程中根本处于同一数量级,那么晶界的搬迁速度首要依赖于温度,所以在温度较高时变形晶界的移动速度较快。凸起的品界搬迁较快,简单在较短时刻长大到临界形核尺度,成为新的再结晶颗粒,一起晶界的移动速度大,由于连续变形引起的搬迁晶界后,位错密度的剧烈减小很难会被补充添加到必定的值,然后发生新的位错密度差,为新的形核做好预备。温度较低时,在相同的变形量下,由于晶界的移动速度较慢很简单在新的潜在晶核长大到临界尺度前被移动品界后添加的位错密度赶超,这样在移动晶界的两边,位错密度减小,晶界移动短少驱动力,潜在晶核中止成长,由于外表能的原因,它可能会自动消退,然后减少再结晶的体积分数。因而在温度从到℃改变的进程,其他参量不变的状况下,再结品的体积分数添加。
4.2变形速度
热变形状况下的稳态再结晶晶粒尺度与如下因素相关:假定一切再结晶中心都在晶界上构成,Y表明单位面积上的晶界能,N为每个旧晶粒发生的新晶粒数1.为稳态再结品时单位时刻内再结品的周次,m为晶界的搬迁率,D.为稳态再结晶状况下的晶粒尺度。据文献报道,稳态晶粒尺度D.cc(e)-1/2。即在变形量、变形温度相同的状况下,再结晶的晶粒尺度随变形速率的添加而减小。
2.4.3变形量
合金在热变形初期均处于动态回复状况,它能平衡必定的加工硬化效应,提高工艺塑性。当变形量到达必定程度,品格畸变能增高,贮存能增多,再结晶的驱动力也将增大,一起再结晶温度下降,速度加速,动态再结晶成为软化的主导机制。变形量的巨细,将直接影响到制件变形后的安排状况,由于变形后所获得的安排和再结晶进程发展程度密切相关。因而,为了得到均匀的安排,确定合理的变形量是非常重要的。在动态再结晶的状况下,相对低的应变状况下(约0.02)就发生位错的胞状结构,这种位错结构通常是等轴的,并且在高的应变下也坚持等轴,当应变增大,均匀的位错胞(亚晶)尺度d很快下降,并且胞壁愈加锐化。一般状况下,晶界邻近的亚晶巨细比晶内小;位错密度比境内高。这样随应变的增大,位错密度增大,位错密度差也变大,这为凸起形核带来了强壮的驱动力,所以形核数量增大。在其他条件相同的状况下,增大应变量,再结晶的体积分数增大。
3结论
1)GH合金在变形量较小时(30%),部分晶粒仍为拉长状。而变形量大于50%时(变形50%和70%),品粒较为均匀。
2)GH合金变形后的安排受变形量影响较大。跟着变形量的增大,再结晶的体积分数添加,再结晶的晶粒尺度减小;跟着变形速率的添加,再结晶的体积分数减小,晶粒尺度减小;跟着变形温度的升高,再结晶的体积分数添加,晶粒尺度变大。
3)GH合金动态再结晶的形核机制为应变诱导形核,晶界在位错密度差大的当地凸起形核,当应变量增大时,在平面范围构成项圈状安排,在空间范围构成洋葱样安排.